采样控制系统仿真实验.doc

课程设计

采样控制系统仿真实验

姓名：邹晶 学号：08001421

指导老师：邓萍

实验时间：2010 年 6 月 27 日--2010 年 7 月 8 日

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目录

一、系统分析： ..................................................................................................................... 3

1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、BODE 图和奈奎斯特图，并判断稳定性； ....... 4

K (s + a)

2.当控制器为 Gc (s) =
(s + b) ，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹法

和频率响应法进行设计） ................................................................................................... 7 ；

2．1 进行根轨迹校正： .................................................................................................... 8
2.2 频率校正：................................................................................................................. 12

3.将采样周期取为 T = 0.02 s ，试确定与 G c (s) 对应的数字控制器 G c (z) （要求用多
种方法进行离散化，并进行性能比较） ......................................................................... 17 ；

4、5、6：连续，离散单位阶跃输入响应比较 ................................................................. 25

6.比较并讨论 4 和 5 的仿真结果； .................................................................................... 27

7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响； .................................................... 28

8.如控制器改为 PID 控制器，请确定满足性能指标的 PID 控制器参数。................... 33

8.1 用最优 PID 控制法设计：......................................................................................... 33

9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校正
后系统的阶跃响应曲线。 ................................................................................................... 37

9.1 采用无纹波最少拍系统设计 ..................................................................................... 37

10.实验小结： ...................................................................................................................... 40

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采样控制系统仿真实验

一、系统分析：

某工业碾磨系统的开环传递函数为

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G( s) =
s(s + 5)

要求用数字控制器 D(z)来改善系统的性能，使得相角裕度大于 45o ，调节时间小于

1s(2%准则)

1. 绘制碾磨控制系统开环根轨迹图、Bode 图和奈奎斯特图，并判断稳定性；

Gc (s) = K (s + a)

2.当控制器为
(s + b) ，试设计一个能满足要求的控制器（要求用根轨迹

法和频率响应法进行设计） ；

3.将采样周期取为 T = 0.02 s ，试确定与 G c (s) 对应的数字控制器 G c (z) （要求用

多种方法进行离散化，并进行性能比较） ；

4.仿真计算连续闭环系统对单位阶跃输入的响应；

5.仿真计算数据采样系统对单位阶跃输入的响应；

6.比较并讨论 4 和 5 的仿真结果；

7.讨论采样周期的不同选择对系统控制性能的影响；

8.如控制器改为 PID 控制器，请确定满足性能指标的 PID 控制器参数。

9.如希望尽可能的缩短系统的调节时间，请设计相对应的最小拍控制器，并画出校

正后系统的阶跃响应曲线。

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